Breve descripción general de la soldadura fuerte de cobre
La soldadura fuerte es un proceso de unión de metales en el que los metales se unen fundiendo el metal de aporte que fluye hacia la unión por atracción capilar. El calor utilizado es lo suficientemente alto como para alcanzar el punto de fusión del metal de aporte de soldadura fuerte, pero no demasiado alto como para afectar las propiedades de los metales base.
La soldadura fuerte de cobre es adecuada para piezas pequeñas y cuando se requiere una unión de alta resistencia. Por lo general, esa es la tubería de cobre que usa un accesorio de aleación de cobre o tipo casquillo.
Antes de considerar la soldadura fuerte de cobre, debe tener en cuenta el punto de fusión tanto de la aleación de metal base como de los metales de aporte.
El punto de fusión del cobre liquidus es 1981 grados F/1082 °C y 1949 grados solidus. Conociendo los fundamentos del proceso de soldadura fuerte, la temperatura a la que se funde el metal de aporte debe ser inferior a esa. Como resultado, tanto el cobre que contiene oxígeno como el libre de oxígeno se pueden soldar para producir una unión con propiedades satisfactorias.
¿Cuál es la diferencia entre la soldadura fuerte y la soldadura de cobre?
La diferencia crítica entre la soldadura blanda y la soldadura fuerte es la temperatura requerida para fundir el metal de aporte. La American Welding Society (AWS) definió el límite entre la soldadura fuerte y la soldadura blanda a 842 ºF/450 ºC, pero a menudo se redondea a 840 ºF.
Por lo tanto, si el metal de aporte se derrite por debajo de los 840ºF, estamos hablando de soldadura. Mientras tanto, si la varilla de aporte se derrite por encima de 840ºF, el proceso es soldadura fuerte.
Como resultado del calor más bajo, las uniones soldadas son algo más débiles y menos resistentes al calor en comparación con las uniones soldadas. Sin embargo, tanto la soldadura blanda como la soldadura fuerte producen soldaduras más débiles en comparación con la soldadura.
¿Cuándo usar soldadura fuerte para unir tubos de cobre?
Si bien la soldadura fuerte muestra ciertas ventajas cuando se trata de unir tubos de cobre, debe considerar el tamaño de las piezas, el grosor del metal, la configuración de la unión, el número de uniones y las propiedades de los metales unidos.
En cuanto al tamaño de las piezas, la soldadura fuerte es adecuada para piezas pequeñas que requieren un calentamiento menor en superficies amplias. Sin embargo, la soldadura fuerte de cobre a menudo no es práctica con piezas grandes, ya que es difícil calentarlas de manera uniforme.
Dado que el proceso de soldadura fuerte proporciona un calor más amplio y una temperatura más baja, es más adecuado para unir piezas de cobre más delgadas. Además, debido a la alta conductividad térmica del cobre, un tubo de cobre para soldadura fuerte es más adecuado que la soldadura, ya que no hay temor a las distorsiones ni a la flexión.
El espacio capilar en las juntas rectas, irregulares o tubulares es ideal para la soldadura fuerte. Como resultado, la unión soldada con cobre recocido de resistencia total se desarrollará con una unión traslapada.
Una de las ventajas más significativas de la soldadura fuerte es la capacidad de unir metales diferentes. Siempre que su metal de aporte sea compatible con ambos metales, puede soldar cobre con otros metales, como hierro fundido, acero para herramientas, acero inoxidable, aleaciones de níquel y aleaciones de titanio.
Como resultado, la soldadura fuerte de cobre se usa ampliamente en aplicaciones de protección contra incendios, aire acondicionado, distribución de gas combustible de refrigeración y suministro de agua.
Preparación de la superficie
Antes de soldar, debe eliminar todos los óxidos y aceites de la superficie con un paño abrasivo, almohadillas o cepillos antes de unir los metales. Estos contaminantes pueden interferir con la atracción capilar y la fuerza de la junta, lo que eventualmente puede provocar una falla.
Una vez que se enjuaguen bien, puede usar limpiadores químicos, pero asegúrese de no tocar la superficie limpia con las manos descubiertas o guantes aceitosos.
Una vez que limpie las piezas, debe aplicar el fundente y cuidar el diseño y ajuste de la junta. Una holgura de junta de 0,001 a 0,005 pulg. asegurará la resistencia adecuada de la junta y fomentará la atracción capilar del metal de aporte fundido.
Selección de metal de aporte
Como mencionamos anteriormente, al seleccionar el metal de aporte, debe asegurarse de que su temperatura de fusión sea inferior al punto de fusión del metal base.
Las temperaturas de soldadura fuerte para las aleaciones de soldadura fuerte BCuP y BA más comunes se encuentran aproximadamente entre 1150 °F/621 °C y 1550 °F/843 °C.
- La aleación para soldadura fuerte BCuP (pronunciado b-cup) es principalmente una aleación para soldadura fuerte de cobre y fósforo que puede contener de 0 % a 30 % de plata (Ag).
- Aleación BAg (se pronuncia bolsa): aunque se encuentran muchos elementos en la aleación BAg, la mayoría de las aleaciones BAg pueden contener un contenido de plata de entre el 24 % y el 93 %.
Soldadura de metales de aporte
El estaño (Sn) es el elemento principal que se usa en los metales de aporte de soldadura porque tiene afinidad con el cobre. Sin embargo, el estaño puro genera uniones débiles, por lo que los otros metales de aporte se desarrollan para unir sistemas de tuberías de cobre.
En el pasado, los rellenos de soldadura consistían en un 50 % de estaño y un 50 % de plomo. Estas aleaciones mostraron excelentes resultados, pero finalmente fueron reemplazadas por problemas de salud. Las varillas de hoy, además del estaño, incluyen otros elementos, como el níquel, el bismuto, el antimonio, la plata e incluso el cobre.
Fundente de cobre para soldadura fuerte
Los fundentes de soldadura fuerte para cobre son a base de agua. A medida que suelda, se disuelven y eliminan los óxidos residuales de la superficie del metal, protegen el metal de la oxidación durante el calentamiento y promueven la humectación de las superficies que se unirán. Además, los fundentes para soldadura fuerte indicarán una temperatura adecuada y se asegurarán de no usar demasiado calor, ya que se quemarán.
La elección del fundente o de la varilla de soldadura fuerte cubierta con fundente diferirá según la aplicación. Dependen del metal de aporte y comúnmente se usan los fundentes FB3 en diferentes variantes.
Proceso de soldadura fuerte de cobre
Después de familiarizarse con los fundamentos, la preparación, el metal de aporte y el fundente, es hora de soldar. El proceso de soldadura fuerte de cobre es más o menos lo mismo que la soldadura blanda, pero difiere en el calor y la elección del relleno y el fundente.
En primer lugar, deberá limpiar las piezas que está a punto de soldar y, una vez que estén lo suficientemente limpias, es hora de agregar el fundente. Debe aplicar una capa fina y uniforme de fundente con una brocha en ambas superficies, pero asegúrese de no usar las manos, ya que los productos químicos pueden reaccionar con la piel y los ojos.
Promover la atracción capilar es crucial, y puede lograrlo asegurando un espacio libre en la junta de 0,001 a 0,005 pulgadas. También puede usar pasta de soldadura fuerte para lograr una mayor resistencia en la junta.
Una vez completada la preparación, es el momento de aplicar el calor. La cantidad de calor variará según los tipos de metal de aporte de soldadura fuerte, y puede usar kits laterales simples de aire/acetileno u oxígeno y acetileno. Mantenga la llama perpendicular al tubo de aleación de cobre y precaliente las piezas, pero asegúrese de no sobrecalentarlas. Preferiblemente utilice un soplete de oxicorte con llama neutra.
Una vez que haya alcanzado una temperatura adecuada, tocar la junta con el metal de aporte hará que se derrita. La aplicación de calor alrededor del área de la junta atraerá el metal de aporte hacia el espacio capilar.
Una vez que haya completado la soldadura fuerte, debe permitir que la unión completa se enfríe de forma natural. El enfriamiento rápido con agua puede causar una tensión adicional que da como resultado grietas. Cuando esté frío, limpie los residuos de fundente, ya que podrían afectar las propiedades de la unión soldada.
¿Cuál es la diferencia entre la soldadura fuerte de cobre y la soldadura de cobre con oxicombustible?
Si bien los fundamentos de la soldadura fuerte y la soldadura con oxígeno y combustible parecen ser los mismos, existe una diferencia esencial.
Durante la soldadura fuerte de cobre, el calor moderado hace que el metal de aporte se derrita, pero no alcanza la temperatura de fusión del metal base. Como resultado, no hay defectos ni propiedades reducidas del metal base.
Por otro lado, la soldadura de cobre con oxígeno o gas ocurre a temperaturas más altas, donde tanto los materiales de relleno como el metal base se funden y fusionan. Este proceso da como resultado una pieza superiormente fuerte, sin costuras y con la máxima resistencia en las uniones.